接地，电磁干扰和电力系统工业

由于在不良路径上的相电流部分导致的隐患甚至严重故障，是大多数电力工程师必须经常面对的设计和操作问题。 这些问题大多都与接地和电磁干扰有关。 因此，充分了解这些课题和应用适当的工程软件，对于电力系统的安全和可靠性以及对公众和员工的责任都是至关重要的。 以下着重讨论接地和电磁干扰的重要性。

1. 理想情况下，三相电流在电力系统的网络中应是平衡的。 通常，电流应被限制在设定的金属路径或土壤中流动。 然而在实际中，由于系统组件和负载的非对称性，三相电流总是存在着不平衡。 这导致电流在所谓的“未激励的路径”和土壤中流动。 其后果可能是不可察觉的影响和小的隐患，甚至也可能是严重的设备损坏和安全问题。 除了这些“稳态”中的不平衡情况外，还必须考虑经常由于自然触发（例如闪电）或人为破坏等异常情况造成的设备失灵/失效故障。

2. 三相平衡下的正常和异常潮流分析技术都是很成熟和完全可预测的。 然而，使用传统电路理论或近似方法都很难估计在三相网络外（即地线，天线，中性线，金属护套和各种金属结构）流动的电流，这主要是因为中性电流不再被限制在专用的路径（例如天空线）中流动，而是可以在复杂的三维土壤通道中自由流动。

3. 这种电流的影响很广泛，涵盖许多电力系统专业知识，例如：

1. 接地以及所有的相关专业：
   • 安全问题（接触、跨步和转移电位）。
   • 管道和金属结构的电导耦合。
   • 地电位上升（GPR）及其对电信设备和相位中性变化的影响。
   • 由于电子电路上的循环电流和电压应力引起的保护系统故障。
   • 涉及雷电以及诸如断路器，电容器组之类电力系统设备切换的瞬态问题。
2. 电磁干扰问题，比如：
   • 对天然气管道，石油或水管道系统的感应。
   • 电话和通信电路中的音频噪声。
   • 对栅栏和细长金属结构的耦合。
3. 磁场和电场及相关的公共问题，其中涉及：
   • 来自配电系统中残留电流产生的磁场。
   • 掩埋的中线和带有“残余”电流的管道而产生的磁场。

4. 在“计算机”和“软件”时代出现之前，这种效应的准确计算（除了非常简单的通用情况）几乎是不可能的。 如今，专用软件与强大的计算机平台相结合，可以准确预测这些效应。 然而，这种现象的复杂性不仅需要工程的专业化和保障，还需要实际的管理意识和支持，使得这种获取新知识的好处可以带来显著的投资回报。 不管怎样，这些直接和间接带来的好处可能是惊人的：通常是五年内投资有10到100倍的回报，甚至在10到20年内能有超过1000倍的回报。 这些益处罗列以下。

5. 对接地和电磁干扰问题最先进的精细工程分析解决方案投资带来的好处可归纳如下：

1. 电力系统效用的好处：
   • 准确，逼真的工程设计，能提供最佳的性价比。 在设计阶段就确定了潜在的问题，可避免后期昂贵的弥补操作或修订。
   • 由于使用权威和经过论证的方法来设计，从而避免了冗长的讨论，争论以及提议。
   • 实现了基于全局建模的标准化。
   • 对于涉及事故，未来问题和环境问题的法庭案件可以在场外有信心有责任有针对的角度上进行辩论或化解。
   • 高质量的设计将对电力网络的可靠性产生显著的长期效应，而且可以大量的减少因接地电导和电磁干扰产生的电频和瞬态电压应力导致的电力系统失败和故障。
2. 对公众的利益：
   • 由于降低了电力系统失败和设备故障，使得电力更加经济，更加可靠。
   • 更安全的电力系统安装和更少的感应干扰问题。
   • 减轻或消除环境的电磁场。
   • 通过准确评估公众对领导的看法，提高了公众对电力事业的信任和信心。
3. 对应用工程师的好处：
   • 当面对复杂的工程问题或由于缺乏可靠和完整办法引起的设计困惑时，不再无计可施。
   • 对既困难又具有挑战性的工程学科，获得了重要知识和认识。
   • 体现自身价值和感受到同事以及管理层的尊重和赞赏。